变电站220 kV架构优化设计研究

李彩红

（国网山东省电力公司经济技术研究院，山东 济南 250000）

引言

一直以来我国针对变电站架构设计均采用标准化设计方法，为了控制安全性，往往存在较大的安全富裕，但是这也在一定程度上造成了严重的资源浪费。基于此种情况，对变电站输电铁塔架构开展优化设计具有非常重要的意义[1]。在本文的研究当中选择采用3D3S软件对某一220 kV变电站架构进行建模分析，并探索优化设计的具体方法。

1 空间模型

采用3D3S作为空间建模工具，根据工程实际情况建立模型，该模型的具体架构如图1中所示。完成空间模型建立之后，还需要根据工程实际情况，将架构所承担的荷载施加到结构之上。具体来说所需要施加的荷载主要包含：地震力、风力、导线、架构本身重量以及导线所受到的风荷载等。在进行荷载施加时需要严格按照实际情况进行分析，并合理施加荷载。

图1 模型架构（mm）

2 档距选择

档距的选择是杆塔结构设计中所考虑的重点内容，同时也是控制工程成本的重要方法。单基杆塔的重量及单位公里杆塔数量决定了单位公里的塔重。单基塔重与杆塔基础成反比[2]。因此，在实际当中针对档距的选择往往只能依赖于经验，即在满足结构受力的前提之下尽量选择最优的档距。基于此种情况，在本文的研究当中结合笔者的实际工作经验，针对不同的塔型设计了多组不同的档距方法，并对不同设计方案的单位公里塔重进行了测算。根据比选结果，在该工程当中所采用的档距如表1所示。

表1 该项目优化后的各种档距数值 mm

3 基础选型

在杆塔设计中基础具有非常重要的意义，也是影响工程造价的重要因素，尤其是随着电压等级的不断提升，基础造价在工程总造价中所占据的比例正在不断提升[3]。另外，基础设计涉及的因素相对较多，需要综合考虑施工条件、施工进度要求、承载力等多种要求。因此，基础选型也存在着较大的难度[4]。基于此种情况，在本文当中以SJ411C型杆塔为例对基础选型进行了分析。

该杆塔基础最初选择采用斜柱插入式基础，基础露头为900 mm，埋深为4.5 m，具体设计如下页图2所示。但是经施工单位反馈在开挖过程中出现流砂，同时基坑存在严重坍塌情况，若继续采用原有基础设计方案，则必须要做好基坑支护以及井点降水技术处理，这必然会造成成本费用的严重浪费。在本工程项目当中综合考虑多种因素，选择将基础进行扩大处理，同时将实际地基情况输入到3D3S中对基础进行承载力、上拔稳定验算、下压稳定验算、冲切破坏验算，具体设计结果如图3所示。

图2 原基础设计（mm）

图3 基础设计优化（mm）

4 结语

以某一220 kV变电站为例分析了变电站架构的优化设计方法，指出了杆塔档距选择以及基础选型优化设计方法，希望能对变电站架构设计优化有所启发。